JP2985533B2 - High transmission efficiency photocoupler - Google Patents

High transmission efficiency photocoupler

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JP2985533B2
JP2985533B2 JP27110692A JP27110692A JP2985533B2 JP 2985533 B2 JP2985533 B2 JP 2985533B2 JP 27110692 A JP27110692 A JP 27110692A JP 27110692 A JP27110692 A JP 27110692A JP 2985533 B2 JP2985533 B2 JP 2985533B2
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photocoupler
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light emitting
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、発光素子と受光素子を
対向させる対向型のフォトカプラに関し、特に光結合素
子(フォトカプラ)の内部構造に係る高伝達効率のフォ
トカプラに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a facing type photocoupler in which a light emitting element and a light receiving element face each other, and more particularly to a photocoupler having a high transmission efficiency relating to an internal structure of an optical coupling element (photocoupler).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、各種装置の小型化、低消費電力化
が進行しており、フォトカプラに対しても小型化及び高
伝達効率化が要求されて来ている。また、フォトカプラ
の一般的な使用法としては、異なる基準電位を持つ2つ
の基板間の信号伝達に使用されている。従って、フォト
カプラには、2つの基板間に電気的な絶縁を保った上で
この基板間に信号を伝達させなければならない。
2. Description of the Related Art In recent years, various devices have been reduced in size and power consumption has been reduced, and photocouplers have also been required to be reduced in size and have higher transmission efficiency. As a general usage of the photocoupler, the photocoupler is used for signal transmission between two substrates having different reference potentials. Therefore, the photocoupler must transmit signals between the two substrates while maintaining electrical insulation between the two substrates.

【0003】この絶縁耐圧を向上させる目的で図6(従
来例の断面構造図)に示すような二重モ−ルドフォトカ
プラが開発されている。これは、発光素子41と受光素子
42を対向させた上で、一次モ−ルドと更にその上に二次
モ−ルドを行い、入力(発光素子41側)と出力(受光素
子42側)に跨る異物質界面の距離を長くし、絶縁耐圧を
向上させている。また、この二重モ−ルドカプラには、
組立工程以降に加わる熱的、機械的ストレスから発光素
子41を保護する目的でその周囲を光透過性の保護剤(一
般的にはシリコ−ン樹脂47)で覆った構造、即ち、光透
過性保護剤であるシリコ−ン樹脂47による“一段塗布構
造”からなっている。
For the purpose of improving the dielectric strength, a double-mold photocoupler as shown in FIG. 6 (a cross-sectional structure diagram of a conventional example) has been developed. This is the light emitting element 41 and the light receiving element
With the 42 facing each other, the primary mode and the secondary mode are further performed on it to increase the distance between the different substance interfaces between the input (light emitting element 41 side) and the output (light receiving element 42 side). In addition, the withstand voltage is improved. Also, this double mold coupler has
A structure in which the light-emitting element 41 is covered with a light-transmitting protective agent (generally, a silicone resin 47) for the purpose of protecting the light-emitting element 41 from thermal and mechanical stress applied after the assembly process, that is, light-transmitting property. It has a "single-step coating structure" made of a silicone resin 47 as a protective agent.

【0004】従来の上記フォトカプラについて、更に図
6に基づき詳細に説明すると、この構造は、1つの発光
素子41及び受光素子42の対からなり、発光側リ−ドフレ
−ム45及び受光側リ−ドフレ−ム46にペレットマウント
され、ワイヤ−ボンディングされている。43はボンディ
ングワイヤ−(発光素子側Au線)であり、44は同(受
光素子側Au線)である。発光素子41は、熱的、機械的
ストレス回避のため光透過性保護剤(シリコ−ン樹脂4
7)によりコ−ティング(一段塗布)され、更に、全体
を一次モ−ルド樹脂(透光性樹脂)48で、また、その外
側を二次モ−ルド樹脂(遮光性樹脂)49でモ−ルドした
構造のものである。
The above-mentioned conventional photocoupler will be described in further detail with reference to FIG. 6. This structure comprises a pair of a light emitting element 41 and a light receiving element 42, and a light emitting side lead frame 45 and a light receiving side lid. -Pellet mounted on the do frame 46 and wire-bonded. 43 is a bonding wire (Au line on the light emitting element side) and 44 is a bonding wire (Au line on the light receiving element side). The light emitting element 41 is made of a light transmitting protective agent (silicon resin 4) to avoid thermal and mechanical stress.
7) is coated (one-step coating), and the whole is covered with a primary mold resin (translucent resin) 48, and the outside is covered with a secondary mold resin (light-shielding resin) 49. It is of the structure that was built.

【0005】次に、従来の上記フォトカプラの動作につ
いて説明する。まず、発光側リ−ドフレ−ム45の入力側
リ−ドから入力された電気信号により発光素子41が点灯
し、次いで、この光信号がシリコ−ン樹脂47及び一次モ
−ルド樹脂(透光性樹脂)48を介して受光素子42に達
し、ここで再び電気信号に変換され、受光側リ−ドフレ
−ム46の出力側リ−ドから出力される。
Next, the operation of the conventional photocoupler will be described. First, the light emitting element 41 is turned on by an electric signal input from the input side lead of the light emitting side lead frame 45, and then this optical signal is transmitted to the silicone resin 47 and the primary mold resin (light transmitting resin). The light reaches the light-receiving element 42 via the conductive resin 48, where it is converted into an electric signal again and output from the output-side lead of the light-receiving-side lead frame 46.

【0006】このような光結合素子(フォトカプラ)
は、上記したとおり、光による信号伝達を行うことで入
力・出力間の電気的絶縁を持たせることを目的としてお
り、絶縁耐圧は、2.5〜5kVが一般的である。
[0006] Such an optical coupling element (photocoupler)
As described above, the purpose of the present invention is to provide electrical insulation between input and output by transmitting a signal by light, and the withstand voltage is generally 2.5 to 5 kV.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前記したとおり、近
年、フォトカプラの小型化、高伝達効率化が要求されて
来ている。即ち、これを小型化すると共に小量の入力信
号で大きな信号を出力すること(高伝達効率化)が要求
されて来ている。
As described above, in recent years, there has been a demand for downsizing and high transmission efficiency of photocouplers. That is, it has been required to reduce the size and output a large signal with a small amount of input signal (higher transmission efficiency).

【0008】そして、小型化に対しては、(1) 発光素子
と受光素子との間の距離を縮めることが考えられてお
り、また、高伝達効率化については、(2) 小型化と同じ
く発光素子−受光素子間の距離を縮めること、(3) 発光
素子及び受光素子の高効率化をはかること、(4) 一次モ
−ルド樹脂(透光性樹脂)の高透過率化をはかること、
が考えられ、従来より種々の改善提案がなされている。
In order to reduce the size, it is considered (1) to reduce the distance between the light emitting element and the light receiving element, and to increase the transmission efficiency, it is the same as (2) to reduce the size. To reduce the distance between the light emitting element and the light receiving element, (3) to increase the efficiency of the light emitting element and the light receiving element, and (4) to increase the transmittance of the primary mold resin (translucent resin). ,
And various improvement proposals have been made conventionally.

【0009】しかしながら、従来の上記改善法のうち、
(1)及び(2)の「発光素子と受光素子との間の距離を縮め
ること」に対しては、絶縁耐圧の低下につながるという
欠点を有している。また、上記(3)の「発光素子及び受
光素子の高効率化をはかること」に対しては、新構造の
採用やチップの大型化につながり、コストアップを伴う
等の問題点を有する。
However, among the above-mentioned conventional improvement methods,
(1) and (2) “Reducing the distance between the light emitting element and the light receiving element” has a drawback that the dielectric strength is reduced. Further, the above (3) “To improve the efficiency of the light-emitting element and the light-receiving element” has problems such as adoption of a new structure and upsizing of the chip, resulting in an increase in cost.

【0010】さらに、上記(4)の「一次モ−ルド樹脂
(透光性樹脂)の高透過率化をはかること」に対して
は、樹脂モ−ルド時の離型性、成形性、信頼性等の向上
のために透光性の一次モ−ルド樹脂素材にフィラ、離型
剤、硬化促進剤等各種添加物を配合する必要があるとこ
ろから、波長700〜1000nm前後の光に対する光の透過
率は、せいぜい20%/mm程度までしか上げられず、こ
の(4)によってもフォトカプラの光伝達率の向上をはか
ることが困難であった。
Further, with respect to the above (4) "To increase the transmittance of the primary mold resin (translucent resin)", the releasability, the moldability, and the reliability in the resin mold. Since it is necessary to mix various additives such as fillers, mold release agents, and curing accelerators into the translucent primary mold resin material in order to improve the properties and the like, the light with respect to light having a wavelength of about 700 to 1000 nm is required. The transmittance can be increased only up to about 20% / mm at most, and it is difficult to improve the light transmittance of the photocoupler by (4).

【0011】また、前記した図6に示す従来の二重モ−
ルドフォトカプラ(光透過性保護剤の一段塗布構造のフ
ォトカプラ)には、次の問題点、欠点を有している。こ
のような光透過性保護剤の一段塗布では、発光素子より
放出された光を集光する機能が乏しく、フォトトランジ
スタを受光素子に使用した例では、伝達効率(出力電流
/入力電流)は、約300%程度迄しか出すことができな
いのが一般的であった。
The conventional dual mode shown in FIG.
Photocouplers (photocouplers having a one-step coating structure of a light-transmitting protective agent) have the following problems and disadvantages. In the one-step application of such a light-transmitting protective agent, the function of condensing the light emitted from the light-emitting element is poor. In an example in which a phototransistor is used for a light-receiving element, the transfer efficiency (output current / input current) is: It was common that only about 300% could be issued.

【0012】一方、市場の要求では、400%以上のフォ
トカプラの要求もあり、この要求に答えるため、従来受
光素子をダ−リントンタイプのフォトトランジスタで増
幅させている。しかしながら、これでは応答スピ−ドが
遅くなり、一部の要求には答えられない欠点を有してい
る。
On the other hand, in the market, there is a demand for a photocoupler of 400% or more. To meet this demand, a light receiving element is conventionally amplified by a Darlington type phototransistor. However, this has the disadvantage that the response speed is slow and some requests cannot be answered.

【0013】本発明は、上記問題点、欠点を解消するフ
ォトカプラを提供することを目的とし、詳細には、フォ
トカプラの入力・出力間の絶縁耐圧の実力をほぼ維持し
つつ簡単に、しかも、安価に伝達効率のアップをはかる
ことができる高伝達効率の二重モ−ルドフォトカプラを
提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a photocoupler which solves the above-mentioned problems and disadvantages. More specifically, the present invention provides a photocoupler which can easily and easily maintain the actual withstand voltage between the input and output of the photocoupler. Another object of the present invention is to provide a double-molded photocoupler with high transmission efficiency that can increase transmission efficiency at low cost.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の高伝達効率フォ
トカプラは、 (1) 第1に、発光素子を保護するための光透過性コ−テ
ィング樹脂を2以上重ねることを特徴とし、 (2) 第2に、受光素子の周囲を光透過性ポリイミド系樹
により覆うことを特徴とし、 (3) 第3に、上記(1)と(2)とを組合わせること、即ち、
発光素子の周囲を光透過性コ−ティング樹脂で2以上重
ね、さらに、受光素子の周囲を光透過性樹脂で覆うこと
を特徴とし、この(1)〜(3)により上記した目的とする高
伝達効率のフォトカプラを提供するものである。
The high transmission efficiency photocoupler of the present invention is characterized in that: (1) First, two or more light-transmitting coating resins for protecting the light-emitting element are overlapped. 2) Second, light-transmitting polyimide resin
Characterized by covering the fat, (3) Third, be combined above (1) and (2), i.e.,
The light emitting device is characterized in that two or more layers are overlapped with a light-transmitting coating resin and the light-receiving element is covered with a light-transmitting resin. It is intended to provide a photocoupler having a transmission efficiency.

【0015】即ち、本発明は、 (1) 発光素子と受光素子を対向させる対向型のフォトカ
プラにおいて、前記発光素子を保護するための光透過性
コ−ティング樹脂を2以上重ねた構造からなることを特
徴とする高伝達効率フォトカプラ(第1発明)、 (2) 発光素子と受光素子を対向させる対向型のフォトカ
プラにおいて、前記受光素子の周囲を光透過性ポリイミ
ド系樹脂により覆った構造からなることを特徴とする高
伝達効率フォトカプラ(第2発明)、 (3) 発光素子と受光素子を対向させる対向型のフォトカ
プラにおいて、前記発光素子を保護するための光透過性
コ−ティング樹脂を2以上重ねた構造からなり、かつ、
前記受光素子の周囲を光透過性樹脂により覆った構造か
らなることを特徴とする高伝達効率フォトカプラ(第3
発明)、を要旨とするものである。
That is, the present invention provides: (1) a facing type photocoupler in which a light emitting element and a light receiving element are opposed to each other, having a structure in which two or more light transmitting coating resins for protecting the light emitting element are stacked. (2) In a facing type photocoupler in which a light emitting element and a light receiving element are opposed to each other, a light transmitting polyimide is provided around the light receiving element.
A high transmission efficiency photocoupler (second invention), which has a structure covered with a resin-based resin , and (3) a facing type photocoupler in which a light emitting element and a light receiving element are opposed to each other to protect the light emitting element. Consisting of two or more light-transmissive coating resins, and
A high-transmission-efficiency photocoupler having a structure in which the light-receiving element is covered with a light-transmitting resin.
Invention)).

【0016】以下、本発明を詳細に説明する。 (第1発明について)第1発明は、発光素子を保護する
ための光透過性コ−ティング樹脂を2以上重ねた構造か
らなり、従来の“光透過性保護剤の一段塗布”にかえて
光透過性保護剤を二段又はそれ以上塗布した構造(以下
“光透過性保護剤の二段塗布”という。)からなるもの
である。具体的には、熱的、機械的ストレスから発光素
子を保護する光透過性保護剤上に1つ又は複数個の光透
過性樹脂(光透過性保護剤)からなる球状突起を備えた
構造のフォトカプラである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. (About the First Invention) The first invention has a structure in which two or more light-transmitting coating resins for protecting the light-emitting element are laminated, and is replaced with the conventional "single-step coating of the light-transmitting protective agent". It has a structure in which a transmissive protective agent is applied in two or more steps (hereinafter, referred to as “two-step application of light transmissive protective agent”). Specifically, a structure having a spherical projection made of one or more light-transmitting resins (light-transmitting protective agent) on a light-transmitting protective agent for protecting a light-emitting element from thermal and mechanical stress. It is a photo coupler.

【0017】より詳細に説明すると、第1発明は、発光
素子の周囲の光透過性保護剤を二段又はそれ以上にし、
二段目以降の光透過性保護剤の曲率半径を小さくし、発
光素子の光をより強く集光させるように改良したもので
あり、これによってフォトカプラの高伝達効率化を図っ
たものである。なお、第1発明において、光透過性コ−
ティング樹脂(光透過性保護剤)としては、限定するも
のでないが、シリコ−ン系樹脂を使用するのが好まし
い。
More specifically, in the first invention, the light-transmitting protective agent around the light emitting element is provided in two or more stages,
The radius of curvature of the second and subsequent light-transmitting protective agents is reduced, and the light-emitting element is improved so as to converge light more strongly, thereby improving the transmission efficiency of the photocoupler. . In the first invention, the light-transmitting core is used.
Although not limited, the silicone resin (light transmitting protective agent) is preferably a silicone resin.

【0018】(第2発明について) 第2発明は、受光素子周辺に着目したものであって、受
光素子の周囲を光透過性ポリイミド系樹脂により覆った
構造からなる。具体的には、受光素子の周囲を光透過性
ポリイミド系樹脂で半球状に覆った構造のフォトカプラ
であり、これによりフォトカプラの高伝達効率化を図る
と共に第1発明における入力・出力間の絶縁耐圧をも改
良したものである。
(Second Invention) The second invention focuses on the periphery of the light receiving element, and has a structure in which the periphery of the light receiving element is covered with a light-transmitting polyimide resin . Specifically, the area around the light receiving element
This is a photocoupler having a structure in which the photocoupler is hemispherically covered with a polyimide resin, thereby improving the transmission efficiency of the photocoupler and improving the withstand voltage between input and output in the first invention.

【0019】即ち、前記第1発明では、発光素子からの
放出光を効率良く受光素子に受光させるようにするた
め、曲率半径の大きな光透過性保護剤(第1シリコ−ン
樹脂)上に曲率半径の小さな同保護剤(第2シリコ−ン
樹脂)を載せている。この第2シリコ−ン樹脂と一次モ
−ルド樹脂との界面は、電気的に不安定であり、導電性
を有するため、入力・出力間距離が縮まり、入力・出力
間の異物質界面の距離を長くとった二重モ−ルドフォト
カプラの絶縁耐圧特性をある程度悪化させるている。こ
の絶縁耐圧特性をも改善したのが第2発明である。
That is, according to the first aspect of the present invention, in order for the light emitted from the light emitting element to be efficiently received by the light receiving element, the light transmitting protective agent (first silicone resin) having a large radius of curvature is provided on the light transmitting protective agent (first silicone resin). The protective agent (second silicone resin) having a small radius is mounted. The interface between the second silicone resin and the primary mold resin is electrically unstable and conductive, so that the distance between the input and output is reduced, and the distance between the input and output is different. In this case, the withstand voltage characteristic of the double-mold photocoupler having a longer length is deteriorated to some extent. The second aspect of the present invention also improves the withstand voltage characteristics.

【0020】一般に、発光素子の発光部面積と受光素子
の受光部面積とを比較すると、受光素子の受光部面積の
方が広い。このため、発光素子の光は、点光源からの光
に似ており、集光させるには曲率半径の小さなレンズを
必要とする。一方、受光素子の場合、受光面積が広いた
め、発光素子よりも曲率半径のより大きなレンズであっ
ても広い受光部に光を集光できて効率のよい受光が可能
となる。
In general, comparing the light emitting area of the light emitting element with the light receiving area of the light receiving element, the light receiving area of the light receiving element is larger. For this reason, light from the light emitting element is similar to light from a point light source, and requires a lens with a small radius of curvature to collect light. On the other hand, in the case of a light receiving element, since the light receiving area is large, even a lens having a larger radius of curvature than that of the light emitting element can collect light on a wide light receiving portion, thereby enabling efficient light reception.

【0021】従って、第2発明は、前記第1発明の“光
透過性保護剤の二段塗布”構造のフォトカプラよりも入
力・出力間距離が長くとることができ、同じ伝達効率を
有する同一発光素子及び受光素子のフォトカプラの場
合、入力・出力間絶縁耐圧は高くとれる利点を有する。
また、受光素子の周囲を光透過性ポリイミド系樹脂によ
り覆った構造からなることを特徴とする。
Therefore, in the second invention, the distance between the input and the output can be made longer than that of the photocoupler having the "two-stage application of the light transmitting protective agent" structure of the first invention, and the same transmission efficiency with the same transmission efficiency can be obtained. In the case of the photocoupler of the light emitting element and the light receiving element, there is an advantage that the withstand voltage between the input and the output can be increased.
In addition, light-transmitting polyimide resin is used around the light receiving element.
It is characterized by having a covered structure.

【0022】(第3発明について)第3発明は、高伝達
効率化についてさらに改良したものであって、第1発明
と第2発明を組合わせたフォトカプラである。即ち、第
3発明は、発光素子の周囲を光透過性コ−ティング樹脂
で2以上重ね、さらに受光素子の周囲を光透過性樹脂で
覆うことを特徴とし、これによってより一層の高伝達効
率化を図ったものである。
(Regarding the Third Invention) The third invention is a photocoupler obtained by further improving the transmission efficiency and combining the first invention and the second invention. That is, the third invention is characterized in that the periphery of the light-emitting element is overlapped with two or more light-transmissive coating resins, and the periphery of the light-receiving element is further covered with the light-transmissive resin, thereby further improving the transmission efficiency. It is intended.

【0023】[0023]

【実施例】次に、本発明の実施例を図1〜図5に基づい
て詳細に説明する。なお、第1発明の実施例1及び実施
例2を図1及び図2に示し、また、第2発明の実施例を
図4に、第3発明の実施例を図5にそれぞれ示す。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 show the first and second embodiments of the first invention, FIG. 4 shows the embodiment of the second invention, and FIG. 5 shows the embodiment of the third invention, respectively.

【0024】(第1発明の実施例1)図1は、第1発明
の一実施例である対向型のフォトカプラの断面図であっ
て、これは、従来の前記したフォトカプラと同様、1つ
の発光素子11及び受光素子12の対からなり、発光側リ−
ドフレ−ム15及び受光側リ−ドフレ−ム16にペレットマ
ウントされ、ワイヤ−ボンディングされている。また、
発光素子11は、同じく従来のフォトカプラと同様、熱
的、機械的ストレス回避のため光透過性保護剤であるシ
リコ−ン樹脂(第1シリコ−ン樹脂)17でコ−ティング
されているが、第1発明の実施例1では、このシリコ−
ン樹脂17上に更に第2シリコ−ン樹脂である追加シリコ
−ン樹脂球状突起17aをコ−ティングした“光透過性保
護剤の二段塗布構造”のものである。
(Embodiment 1 of the First Invention) FIG. 1 is a sectional view of an opposing photocoupler according to an embodiment of the first invention. A light emitting side relay comprising a pair of two light emitting elements 11 and a light receiving element 12.
The pellets are mounted on the dove frame 15 and the light receiving side lead frame 16 by wire bonding. Also,
Similarly to the conventional photocoupler, the light emitting element 11 is coated with a silicone resin (first silicone resin) 17 which is a light transmitting protective agent for avoiding thermal and mechanical stress. In the first embodiment of the first invention, the silicon
This is a "two-step coating structure of a light-transmitting protective agent" in which an additional silicone resin spherical projection 17a as a second silicone resin is further coated on the resin resin 17.

【0025】この実施例1のフォトカプラの製造法につ
いて説明すると、まず、発光素子11及び受光素子12を発
光側リ−ドフレ−ム15及び受光側リ−ドフレ−ム16上に
ペレットマウントし、ワイヤ−ボンディングする。13は
ボンディングワイヤ−(発光素子側Au線)であり、14
は同(受光素子側Au線)である。次に、発光素子11及
びボンディングワイヤ−(発光素子側Au線)13に対し
てこの両者が覆うようにシリコ−ン樹脂(第1シリコ−
ン樹脂)17でコ−ティングし、一定圧の空気を吹き付け
て頭頂部に平坦部を作り、熱硬化させる。更に、その上
に第2シリコ−ン樹脂を滴下させて追加シリコ−ン樹脂
球状突起17aを付着させ、再び加熱し、固定させる。
The method of manufacturing the photocoupler according to the first embodiment will be described. First, the light emitting element 11 and the light receiving element 12 are pellet-mounted on the light emitting side lead frame 15 and the light receiving side lead frame 16. Wire-bond. Reference numeral 13 denotes a bonding wire (Au wire on the light emitting element side);
Is the same (Au line on the light receiving element side). Next, a silicon resin (first silicon resin) is applied to the light emitting element 11 and the bonding wire (the Au line on the light emitting element) 13 so as to cover them.
Resin) 17, air is blown at a constant pressure to form a flat portion at the top of the head, and is thermally cured. Further, a second silicone resin is dropped thereon to attach an additional silicone resin spherical projection 17a, which is heated and fixed again.

【0026】その後、追加シリコ−ン樹脂球状突起17a
を形成させた発光側リ−ドフレ−ム15と受光側リ−ドフ
レ−ム16とを相対向するように組み合せ、一次モ−ルド
樹脂(透光性樹脂)18にてモ−ルドし、更に、その外側
を二次モ−ルド樹脂(遮光性樹脂)19によりモ−ルドし
てフォトカプラを製造する。
Thereafter, additional silicone resin spherical projections 17a are formed.
The light emitting side lead frame 15 and the light receiving side lead frame 16 having the above structure are combined so as to face each other, and molded with a primary mold resin (translucent resin) 18. The outside is molded with a secondary mold resin (light-shielding resin) 19 to manufacture a photocoupler.

【0027】このフォトカプラの動作について説明する
と、発光側リ−ドフレ−ム15の入力側リ−ドより入力さ
れた電気信号で発光素子11を点灯させる。この光は、シ
リコ−ン樹脂17及び追加シリコ−ン樹脂球状突起17a並
びに一次モ−ルド樹脂(透光性樹脂)18を透過して受光
素子12へ至り、再び電気信号に変換され、受光側リ−ド
フレ−ム16の出力側リ−ドから出力される。
The operation of the photocoupler will be described. The light emitting element 11 is turned on by an electric signal input from the input side lead of the light emitting side lead frame 15. This light passes through the silicone resin 17, the additional silicone resin spherical projections 17 a and the primary mold resin (translucent resin) 18, reaches the light receiving element 12, is again converted into an electric signal, and is converted into an electric signal. It is output from the output side lead of the lead frame 16.

【0028】(発光素子の集光力及び光の透過率につい
て)この実施例1では、曲率半径の大きなシリコ−ン樹
脂17上に曲率半径の小さな追加シリコ−ン樹脂球状突起
17aを形成させ、発光素子11の光をより強く集光させる
ように改良したものであり、これによってフォトカプラ
の高伝達効率化を図ったものである。シリコ−ン樹脂17
及び追加シリコ−ン樹脂球状突起17aは、波長700〜1000
nmの光に対する透過率が約90%/mmであり、一方、
一次モ−ルド樹脂(透光性樹脂)18の透過率は、約20%
/mmであるところから、追加シリコ−ン樹脂球状突起
17aを設けることにより透過ロスを低減できる利点を有
する。実際には、図1中のA部の長さ400μm、B部の
長さ300μm程度とするとき、10〜20%前後の伝達効率
アップが実現できる。
(Concerning Condensing Power and Light Transmittance of Light Emitting Element) In the first embodiment, an additional silicone resin spherical projection having a small radius of curvature is provided on a silicone resin 17 having a large radius of curvature.
17a is formed so that the light from the light emitting element 11 is more strongly condensed, thereby improving the transmission efficiency of the photocoupler. Silicone resin 17
And the additional silicone resin spherical projection 17a has a wavelength of 700 to 1000.
The transmission for nm light is about 90% / mm, while
The transmittance of the primary mold resin (translucent resin) 18 is about 20%
/ Mm, additional silicon resin spherical projection
Providing 17a has an advantage that transmission loss can be reduced. Actually, when the length of the part A in FIG. 1 is about 400 μm and the length of the part B is about 300 μm, the transmission efficiency can be increased by about 10 to 20%.

【0029】(入力・出力間の絶縁破壊について)この
実施例1において、入力・出力間の絶縁破壊は、一般に
追加シリコ−ン樹脂17aと一次モ−ルド樹脂(透光性樹
脂)18との界面を介して図1のB部で発生する。シリコ
−ン樹脂17及び追加シリコ−ン樹脂球状突起17aの絶縁
破壊電圧は、14〜18KV/mmであり、一方、一次モ−ル
ド樹脂(透光性樹脂)18のそれは、25〜30KV/mmであ
るから、追加シリコ−ン樹脂球状突起17aの厚みを200μ
m程度とするとき、2〜3KV程度低下することになる。し
かし、この実施例1で追加シリコ−ン樹脂17aを球状と
して付着することにより、界面の総距離が小であるた
め、耐圧実力の低下は、1KV程度(15KV→14KV)とな
り、絶縁耐圧レベルを維持することができる。
(Regarding dielectric breakdown between input and output) In the first embodiment, the dielectric breakdown between input and output is generally caused by the additional silicone resin 17a and the primary mold resin (translucent resin) 18. It occurs at the portion B in FIG. 1 through the interface. The dielectric breakdown voltage of the silicone resin 17 and the additional silicone resin spherical projection 17a is 14 to 18 KV / mm, while that of the primary mold resin (translucent resin) 18 is 25 to 30 KV / mm. Therefore, the thickness of the additional silicone resin spherical projection 17a is set to 200 μm.
When it is set to about m, it will drop about 2-3 KV. However, since the total distance of the interface is small by attaching the additional silicone resin 17a as a sphere in the first embodiment, the reduction in the withstand voltage is reduced to about 1 KV (15 KV → 14 KV), and the withstand voltage level is reduced. Can be maintained.

【0030】(第1発明の実施例2)図2は、第1発明
の他の実施例である対向型フォトカプラの断面図であっ
て、これは、受光素子12の面積が大きい場合に適用した
例である。即ち、この実施例2では、追加シリコ−ン樹
脂球状突起17a以外に同17b及び同17cを付着させた例で
あり、この点を除き前記実施例1と同一である。受光素
子12の面積が大きい場合、追加シリコ−ン樹脂球状突起
を17a、17b、17cと複数個設けることが効果的であり、
また、絶縁耐圧に対しても実力アップが可能となる効果
が生ずる。
(Embodiment 2 of the First Invention) FIG. 2 is a sectional view of an opposing photocoupler according to another embodiment of the first invention, which is applied when the area of the light receiving element 12 is large. This is an example. In other words, the second embodiment is an example in which the same silicone resin 17b and 17c are attached in addition to the additional silicone resin spherical projections 17a, and is the same as the first embodiment except for this point. When the area of the light receiving element 12 is large, it is effective to provide a plurality of additional silicone resin spherical protrusions 17a, 17b, and 17c,
Further, there is an effect that the ability can be increased with respect to the dielectric strength.

【0031】図2のB部における絶縁破壊は、図3(発
光素子−受光素子間の絶縁耐圧破壊を説明するための
図)に示すように、一次モ−ルド樹脂(透光性樹脂)18
中のフィラ−50を介して進行するものであるところ、こ
の実施例2では、複数個の追加シリコ−ン樹脂球状突起
17a、17b、17cを設けることにより放電ル−トの発生確
立が減少し、その結果、前記実施例1に比し絶縁耐圧の
実力アップが可能となると考えられる。
As shown in FIG. 3 (a diagram for explaining the dielectric breakdown between the light emitting element and the light receiving element), the dielectric breakdown in the portion B in FIG.
In the second embodiment, a plurality of additional silicone resin spherical projections are formed.
It is considered that the provision of 17a, 17b, and 17c reduces the probability of occurrence of discharge routes, and as a result, it is possible to increase the withstand voltage as compared with the first embodiment.

【0032】(第2発明の実施例)図4は、第2発明の
一実施例のフォトカプラの断面図である。このフォトカ
プラは、金属製の発光側リ−ドフレ−ム25及び受光側リ
−ドフレ−ム26の上に各々GaAsの発光ダイオ−ドか
らなる発光素子21及びSiのフォトトランジスタからな
る受光素子22を接着する。次に、Au線で接着させてい
ない側の電極と発光側リ−ドフレ−ム25とをボンディン
グワイヤ−(発光素子側Au線)23で、また、同じくA
u線で接着させていない側の電極と受光側リ−ドフレ−
ム26とをボンディングワイヤ−(受光素子側Au線)24
でそれぞれ結線する。
(Embodiment of the Second Invention) FIG. 4 is a sectional view of a photocoupler according to an embodiment of the second invention. This photocoupler has a light emitting element 21 made of a GaAs light emitting diode and a light receiving element 22 made of a Si phototransistor on a metal light emitting side lead frame 25 and a light receiving side lead frame 26, respectively. Glue. Next, the electrode on the side not bonded with the Au wire and the light emitting side lead frame 25 are bonded to each other by a bonding wire (light emitting element side Au wire) 23,
Electrode on the side not bonded with u-line and lead-free on the light-receiving side
24 to the bonding wire (Au wire on the light receiving element side) 24
To connect each.

【0033】続いて、発光素子11には、その上に液状の
シリコ−ン樹脂を滴下し、表面張力で半球状に成形し、
熱硬化してシリコ−ン樹脂20を形成させる。これは、従
来のフォトカプラと同様、熱的、機械的ストレス回避の
ために光透過性保護剤であるシリコ−ン樹脂27でコ−テ
ィングされている“一段塗布構造”のものである。一
方、受光素子22には、その上に液状のポリイミド樹脂
滴下し、表面張力で半球状に成形し、熱硬化してポリイ
ミド樹脂20を形成させる。
Subsequently, a liquid silicone resin is dropped on the light emitting element 11 and formed into a hemispherical shape by surface tension.
The silicone resin 20 is formed by thermosetting. This is a "single-step coating structure" coated with a silicone resin 27, which is a light-transmitting protective agent, in order to avoid thermal and mechanical stress, like a conventional photocoupler. On the other hand, the light receiving element 22, is added dropwise a liquid polyimide resin thereon is molded in a hemispherical shape by surface tension, and thermosetting Porii
The mid resin 20 is formed.

【0034】発光側にシリコ−ン樹脂27、受光側にポリ
イミド樹脂20を硬化させた後、発光素子21、受光素子22
を対向させる形に発光側リ−ドフレ−ム25、受光側リ−
ドフレ−ム26を結合させ、一次モ−ルドで一次モ−ルド
樹脂(透光性樹脂)28を成形し、次に、二次モ−ルドで
二次モ−ルド樹脂(遮光性樹脂)29を成形して組立てを
完了する。これにより、発光素子21より放出された光
は、シリコ−ン樹脂27によって軽く集光され、一次モ−
ルド樹脂(透光性樹脂)28内を進み、受光素子22側の
リイミド樹脂20によって集光され、受光素子22の受光面
上に導かれる。
A silicone resin 27 is provided on the light- emitting side , and a poly-silicon resin is provided on the light-receiving side.
After curing the imide resin 20, the light emitting element 21, the light receiving element 22
Light-emitting side lead frame 25 and light-receiving side lead
The dove frame 26 is joined, a primary mold resin (translucent resin) 28 is formed in the primary mold, and then a secondary mold resin (light-shielding resin) 29 is formed in the secondary mold. To complete the assembly. As a result, the light emitted from the light emitting element 21 is condensed lightly by the silicone resin 27, and
Cold resin proceeds (the translucent resin) in 28, light receiving element 22 side port
The light is condensed by the polyimide resin 20 and guided on the light receiving surface of the light receiving element 22.

【0035】このシリコ−ン樹脂27、ポリイミド樹脂20
による集光機能により結合効率は、前記従来のフォトカ
プラ(図6参照)より最高で約1.5倍になった。しか
も、入力・出力間絶縁耐圧は、全ての素子で入力・出力
間電圧6kV、印加時間5secに耐えていることを確認し
た。
[0035] This death Rico - down resin 27, a polyimide resin 20
, The coupling efficiency is about 1.5 times as high as that of the conventional photocoupler (see FIG. 6). In addition, it was confirmed that the withstand voltage between the input and the output withstands the voltage between the input and the output of 6 kV and the application time of 5 sec in all the devices.

【0036】(第3発明の実施例)図5は、第3発明の
一実施例のフォトカプラの断面図であって、これは、図
5に示すとおり、前記第1発明の実施例1と前記第2発
明の実施例とを組合わせた構造のフォトカプラである。
この実施例では、前記第2発明の実施例と同じ材料系を
使用している。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a cross-sectional view of a photocoupler according to an embodiment of the third invention. As shown in FIG. This is a photocoupler having a structure combining the embodiment of the second invention.
In this embodiment, the same material system as in the embodiment of the second invention is used.

【0037】その製法について説明すると、この実施例
では、発光素子31側のみが前記第2発明の実施例と異な
る。まず、発光素子31には、前記第1発明の実施例1と
同様、シリコ−ン樹脂37を滴下し、一定圧の空気を吹き
付け、頭頂部に平坦部を作り、熱硬化させる。その後、
さらにシリコ−ン樹脂37aを滴下させて“光透過性保護
剤の二段塗布構造”とする。一方、受光素子32には、前
記第2発明の実施例と同様、その上に液状のポリイミド
樹脂を滴下し、表面張力で半球状に成形し、熱硬化して
ポリイミド樹脂30を形成させる。
The manufacturing method will be described. In this embodiment, only the light emitting element 31 side is different from the embodiment of the second invention. First, as in the first embodiment of the first invention, a silicon resin 37 is dropped on the light emitting element 31 and air is blown at a constant pressure to form a flat portion on the top of the head and heat cured. afterwards,
Further, a silicone resin 37a is dropped to obtain a "two-stage coating structure of a light-transmitting protective agent". On the other hand, the light-receiving element 32 has a liquid polyimide
Drop resin , mold into hemisphere with surface tension, heat cure
The polyimide resin 30 is formed.

【0038】次に、発光側のシリコ−ン樹脂37、37a、
受光側のポリイミド樹脂30を硬化させた後、前記第2発
明の実施例と同様、発光素子31、受光素子32を対向させ
る形に発光側リ−ドフレ−ム35、受光側リ−ドフレ−ム
36を結合させ、一次モ−ルドで一次モ−ルド樹脂(透光
性樹脂)38を成形し、さらに二次モ−ルドで二次モ−ル
ド樹脂(遮光性樹脂)39を成形して組立てを完了する。
なお、図5中の33はボンディングワイヤ−(発光素子側
Au線)であり、34は同(受光素子側Au線)である。
Next, the silicone resin 37, 37a on the light emitting side ,
After the light-receiving side polyimide resin 30 is cured, the light-emitting side lead frame 35 and the light-receiving side lead frame are formed in such a manner that the light emitting element 31 and the light receiving element 32 face each other, as in the second embodiment of the present invention.
The primary mold is used to form a primary mold resin (light-transmitting resin) 38, and the secondary mold is used to form a secondary mold resin (light-shielding resin) 39. Complete.
In FIG. 5, reference numeral 33 denotes a bonding wire (the Au line on the light emitting element), and reference numeral 34 denotes the same (Au line on the light receiving element).

【0039】この実施例のフォトカプラでは、発光側の
シリコ−ン樹脂37、37aの2段塗布により、発光側の集
光作用が強まり、受光側の半球状のポリイミド樹脂30の
集光機能と併せて、前記従来のフォトカプラ(図6参
照)より最高で約1.7倍になった。しかし、入力・出力
絶縁耐圧は、前記第2発明の実施例と同条件で約70%の
素子が耐えているように前記第2発明の実施例より若干
悪くなっている。
In the photocoupler of this embodiment, the light-collecting function of the hemispherical polyimide resin 30 on the light-receiving side is enhanced by the two-step application of the silicone resins 37 and 37a on the light-emitting side. At the same time, the value is up to about 1.7 times that of the conventional photocoupler (see FIG. 6). However, the input / output withstand voltage is slightly worse than that of the second embodiment so that about 70% of the devices withstand the same conditions as those of the second embodiment.

【0040】[0040]

【発明の効果】第1発明は、発光素子を保護するための
光透過性コ−ティング樹脂を2以上重ねた構造(追加コ
−ティング樹脂球状突起を加えた構造)のものであり、
これによって従来の二重モ−ルドフォトカプラの入力・
出力間の絶縁耐圧の実力をほぼ維持しつつ伝達効率を10
〜20%向上する効果が生ずる。
The first invention has a structure in which two or more light-transmissive coating resins for protecting the light emitting element are stacked (a structure in which additional coating resin spherical projections are added).
This allows the input and output of the conventional double-mold photocoupler
Transmission efficiency of 10 while maintaining the strength of the insulation withstand voltage between outputs
The effect of improving by 20% occurs.

【0041】第2発明は、二重モ−ルドフォトカプラの
受光素子の周囲に集光用の光透過性ポリイミド樹脂を接
着させたので、従来のフォトカプラより1.5倍程度の伝
達効率を持ちながら、従来のフォトカプラとほぼ同等の
入力・出力間絶縁耐圧を有する効果が生ずる。特に第2
発明は、第1発明における入力・出力間絶縁耐圧を改善
する効果が生ずる。第3発明は、第1発明と第2発明と
を組合わせた構造、即ち、発光素子の周囲を光透過性コ
−ティング樹脂で2以上重ね、さらに、受光素子の周囲
を光透過性ポリイミド樹脂で覆う構造のものであり、第
1発明、第2発明に比してより一層伝達効率が向上する
効果が生ずる。
According to the second aspect of the present invention, a light-transmitting polyimide resin for condensing light is adhered to the periphery of the light receiving element of the double-mold photocoupler, so that the transmission efficiency is about 1.5 times that of the conventional photocoupler. This has the effect of having the same withstand voltage between input and output as that of the conventional photocoupler. Especially the second
The invention has the effect of improving the dielectric strength between input and output in the first invention. A third invention is a structure in which the first invention and the second invention are combined, that is, two or more light-transmitting coating resins are laminated around the light-emitting element, and further, a light-transmissive polyimide resin is laminated around the light-receiving element. , Which has the effect of further improving the transmission efficiency as compared with the first and second inventions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1発明の一実施例であるフォトカプラの断面
図。
FIG. 1 is a sectional view of a photocoupler according to an embodiment of the first invention.

【図2】第1発明の他の実施例であるフォトカプラの断
面図。
FIG. 2 is a sectional view of a photocoupler according to another embodiment of the first invention.

【図3】図2に示すフォトカプラの発光素子−受光素子
間の絶縁耐圧破壊を説明するための図。
FIG. 3 is a view for explaining dielectric strength breakdown between a light emitting element and a light receiving element of the photocoupler shown in FIG. 2;

【図4】第2発明の一実施例であるフォトカプラの断面
図。
FIG. 4 is a sectional view of a photocoupler according to an embodiment of the second invention.

【図5】第3発明の一実施例であるフォトカプラの断面
図。
FIG. 5 is a sectional view of a photocoupler according to an embodiment of the third invention.

【図6】従来のフォトカプラの断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional photocoupler.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、21、31、41 発光素子 12、22、32、42 受光素子 13、23、33、43 ボンディングワイヤ−(発光
素子側Au線) 14、24、34、44 ボンディングワイヤ−(受光
素子側Au線) 15、25、35、45 発光側リ−ドフレ−ム 16、26、36、46 受光側リ−ドフレ−ム 17、2、37、37a、47 シリコ−ン樹脂 17a、17b、17c 追加シリコ−ン樹脂球状突起 18、28、38、48 一次モ−ルド樹脂(透光性樹
脂) 19、29、39、49 二次モ−ルド樹脂(遮光性樹
脂)20、30 ポリイミド樹脂 50 フィラ−
11, 21, 31, 41 Light emitting element 12, 22, 32, 42 Light receiving element 13, 23, 33, 43 Bonding wire (light emitting element side Au wire) 14, 24, 34, 44 Bonding wire (light receiving element side Au) line) 15, 25, 35, 45 light emitting side Li - Dofure - arm 16, 26, 36 and 46 receiving side Li - Dofure - arm 17, 2 7, 3 7,37a, 47 silicone - down resins 17a, 17b, 17c Additional silicone resin spherical projections 18, 28, 38, 48 Primary mold resin (light-transmitting resin) 19, 29, 39, 49 Secondary mold resin (light-shielding resin) 20, 30 Polyimide resin 50 filler −

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 31/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 発光素子と受光素子を対向させる対向型
のフォトカプラにおいて、前記発光素子を保護するため
の光透過性コ−ティング樹脂を2以上重ねた構造からな
ることを特徴とする高伝達効率フォトカプラ。
1. A high-transmission type photocoupler in which a light-emitting element and a light-receiving element are opposed to each other, comprising a structure in which two or more light-transmitting coating resins for protecting the light-emitting element are stacked. Efficiency photo coupler.
【請求項2】 発光素子と受光素子を対向させる対向型
のフォトカプラにおいて、前記受光素子の周囲をポリイ
ミド系樹脂により覆った構造からなることを特徴とする
高伝達効率フォトカプラ。
2. A counter-type photocoupler is opposed to a light emitting element and a light receiving element, the periphery of the light receiving element Porii
A high transmission efficiency photocoupler characterized by having a structure covered with a mid resin .
【請求項3】 発光素子と受光素子を対向させる対向型
のフォトカプラにおいて、前記発光素子を保護するため
の光透過性コ−ティング樹脂を2以上重ねた構造からな
り、かつ、前記受光素子の周囲を光透過性樹脂により覆
った構造からなることを特徴とする高伝達効率フォトカ
プラ。
3. An opposing photocoupler in which a light emitting element and a light receiving element are opposed to each other, wherein the optocoupler has a structure in which two or more light transmitting coating resins for protecting the light emitting element are stacked, and A high transmission efficiency photocoupler having a structure in which the periphery is covered with a light transmitting resin.
【請求項4】 発光素子を保護するための光透過性コ−
ティング樹脂がシリコーン系樹脂であることを特徴とす
る請求項1又は3に記載の高伝達効率フォトカプラ。
4. A light transmissive core for protecting a light emitting element.
The high transmission efficiency photocoupler according to claim 1 or 3, wherein the resin is a silicone resin.
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